烟和雾的共同特征是粒度细,常在0.001~10微米范围内。在空气扰动或有风的情况下,烟雾是很难沉积下来的。在无风条件下,直径为1微米的水滴沉降3米高度需要28~29小时(假定水滴不蒸发),当雾滴增大到10微米时只需17分钟左右;而常规的喷雾法的粗雾滴仅需1~2秒钟。由此可见烟雾的重要性质与特点。
烟雾的微粒有布朗运动的行为,即微粒能向任何方向运动,并能穿透很细的缝隙。因此,采用烟雾法既有有利的一面,即烟雾在作物丛中能自由穿行,并能在作物的任何方向上沉积(但仍以在正面沉积为主,侧面次之,背面最少);又有不利的一面,即烟雾法只能在严密封闭的环境中施用。此外,这样细的微粒其总表面积极大(同样体积的固体或液体,其颗粒或雾滴越细,总表面积则越大),对于有机农药来说,其挥发速度也越快,尤其是本身汽化能力较强的药剂如敌敌畏、百菌清等,分散成为烟雾状态以后会很快挥发遗失,在作物表面上的残存时间很短。例如,有些地方所用的敌敌畏烟剂,实际上在作物表面并不可能有敌敌畏沉积物,在放烟的过程中敌敌畏就在不断挥发成为气态。所以,敌敌畏熏烟实际上是气体熏蒸作用。一般来说,凡是能加工成烟剂的农药,必须有相当强的蒸气压,即比较易于挥发或升华。所以这是放烟法实际应用中的一个矛盾。科学地处理好这个矛盾,才能很好地发挥烟雾法的有利一面,否则会造成农药的大量损失和浪费,反而增加农民的负担。
1.烟雾的形成烟和雾既然不是一种物态,它们的形成方式也必然不同。总的说来是两种方式:分散法和凝聚法。烟的形成方式主要靠凝聚法,而雾则主要靠分散法(也有少数用凝聚法)。
(1)烟的形成与使用范围
淤烟的形成。所谓烟剂,是利用热力来分散农药有效成分的一种特殊制剂。其形成过程可表示如下:可见只有在热力下能够汽化的农药才可能形成烟。但在实际选择烟剂配方时还必须考虑到药剂的耐热性,例如氰戊菊酯(速灭杀丁)在150益就开始分解,溴氰菊酯在190益就开始分解,就不能加工成烟剂,否则分解损失量很大。粉锈宁的蒸气压很低(在20益下只有999.915伊10-10帕),如提高发热剂的发热温度则极易分解。至于其他多种农药如乙膦铝、代森锰锌等则根本不能汽化,当然也不可能采用烟剂的形式了。此外,毒性大的农药也不能加工成烟剂。
烟剂的配方中除农药有效成分外,还需要一种化学发热剂及稳定剂(降低农药热分解率的一种成分)。化学发热剂是氧化剂与一种易燃烧物质的混合物。较常用的氧化剂(受热后能产生氧的化学物质)有氯酸钾、硝酸钾、硝酸铵、重铬酸钾等。燃烧物质种类很多,如木炭、植物碎屑(包括锯末)、硫脲、蔗糖、乌洛托品等。氧化剂与燃烧物质的选择是配制烟剂的关键,必须根据农药的汽化需热量、分解温度来科学地选定,不宜只靠肉眼观察来判断,因为农药的分解产物也会以"烟冶的形态表现出来。肉眼所看到的白烟不一定都是农药有效成分。所以,烟剂的配制必须严肃认真地从事。还应注意的是,农药分解产物或燃烧剂的燃烧产物还可能产生一些有毒物质,如硝酸类氧化剂会产生一氧化氮有毒气体。
从技术经济方面说,烟剂是一种成本很高的使用剂型。在一个烟剂的配方中,化学发热剂所占的比例一般在50%以上,而在点燃烟剂后化学发热剂全部烧掉,再加上农药的分解损失部分,其技术经济效果是很低的,而成本却很高。
于烟剂的使用范围。根据上面所述,从烟剂的运动行为及烟剂的技术经济效益来看,在农业上使用投资较大,是很不经济的(包括温室、大棚在内)。但是,在一些特殊的场合下可采用烟剂,例如冷藏库、一般仓库、集装箱、车厢、船舱等容易密闭,在这些场所因经济效益较高,又不允许或不宜于喷药水,采用烟剂的效益较好。但近年来有一种气雾剂,其使用效果比烟剂的效益更高,将会逐渐取代它。
(2)油雾的形成与使用。上面讲到烟雾法中的雾是一种极细雾滴的分散体系。
利用分散法把液态农药分散成气溶胶状态极细的雾,需采用特殊的雾化部件。目前用得最普遍的是文邱利喉管。这是一种双流体雾化部件,在雾化部件的喉部有一段收缩部,整体形状类似喇叭。当一股高速气流通过此收缩段时则流速迅速增大,当药液从内管通过位于收缩段中央的排液孔流出时即被分散成为极细的雾滴。只要把文氏喉管的有关技术参数调好并控制药液流速,就能把药液分散达到气溶胶状态的雾,可在空气中弥漫很长时间。
从上述雾化原理和方法可知,水质农药不能采用此法,因为水分会迅速蒸发。通常只有油质农药可以用,而且溶剂应是不易挥发的油。应用较多的是高沸点的矿物油。但是高沸点矿物油黏度比较大,流动性较小,所以必须通过加热提高油的温度来降低其黏度。通常利用内燃机的废气来雾化比较理想,一方面这种排出的废气速度很高,另一方面它本身是一种热的气流。因此,只要把文氏喉管安装在废气排出的气路上(用管子连接),并从药液箱中引出药液经过一段内管到达喉管部,用截门调节药液流速,就可以实施这种雾化。该装置可在森林、果园、仓库中采用。由于其雾化细度可以在很大的范围内调控,故在大田作物上也可采用(主要用于较高大而茂密的作物)。在森林和大型果园中使用时,往往采用拖拉机的废气来雾化,能把气溶胶状态的细雾吹送到200~300米的密林深处,工效很高。
还有一种手提式或背负式热雾机,机具比较轻便,可以在果园、森林、仓库以及车厢、船舱内使用。目前一般农作物上使用尚有困难。
我国已经有多种热雾机,通常称为烟雾机。例如背负式3Y-10型及相似型号的3YD-8型、肩挂手提式3Y-35型等,还有东风-5型烟雾机。
2.烟雾的特性
(1)多向沉积。烟雾的微粒能在作物的各部位的各方向上沉积,例如叶片的正、反面,茎秆上等。在室内施放烟雾时,也能在室内所有物体的表面上沉积,但仍以正面沉积为主。烟雾的这一多向沉积特性,有其优点也有其缺点。在仓库中,对于潜伏在壁缝、墙角、隐蔽处的害虫防治十分有利。在森林和大型果园中,烟雾的优越性也十分明显。在温室大棚中防治蔬菜病虫害,由于烟雾微粒在棚布、玻璃及墙壁上都有大量沉积,增加了药剂的用量。
(2)通透性。这是指烟雾在茂密的株丛中的自由通透能力。除熏蒸法以外,在各种使用方法中,烟雾法的通透性最好。烟雾法的工效很高,只需把烟剂点燃,生成的烟就能自行向株丛中扩散穿透,无须逐株喷洒。但是如果棚室封闭不严,则烟雾也很容易从漏空部分溢出流失。所以,施放烟雾之前必须先检查棚室是否封闭良好,否则应把破漏部分封闭好才施放烟雾。温室保护地的放烟法由于封补漏洞所花的时间不少,使工效受到很大影响。
(3)热致迁移现象。当阳光照射到作物上时,叶面的温度显著高于周围空气的温度,相对于大气来说,叶片就成为热体。在这种状况下施放的烟雾很难在叶片上沉积。这就是所谓的热致迁移现象。入夜,叶片的温度降低,热量释放到周围空气中,此时的叶片已变为冷体,施放的烟雾就会大量沉积到叶片上。通过试验证明,晚上午夜前后烟雾在叶片上的沉积率最高,清晨和傍晚的沉积率也显著高于白天。
对于温室保护地施放烟雾,尚需注意一个问题。前面已讲到,烟雾在空气中飘浮的时间很长,由于有气流的扰动,其飘浮的时间就更长。可是温室大棚不允许长时间的封闭,因此这里就存在一个放烟以后多长时间开棚的问题。开棚过早,会有相当一部分烟粒遗散损失,但又不可能让棚室连续封闭20小时以上,因此烟雾法的药剂损失量较大并容易污染环境。
(二)熏蒸法
熏蒸法是用气态药剂来防治病虫害的施药方法。气态是物质的最高分散状态,药剂呈分子状态分散在空气中。气态分子的扩散运动和穿透能力极强,甚至可以穿透某些膜。气态药剂的这一特性,使它能够通过昆虫的呼吸系统进入虫体发生致毒作用。所以,熏蒸剂是一类专用药剂,只能在一定的密闭环境或容器内使用。一般农业生产中只有在特殊情况下可慎重采用。
熏蒸剂既是一类气态毒剂,毒气极易扩散,有些还是易燃、易爆气体。因此,实施熏蒸法的操作人员必须由经过专门培训的专业人员来组织现场实施。实施熏蒸的地点也有严格要求,有些需向公安、消防部门申报备案。所以,这项使用技术并不是任何农户都可以自行操作的。
熏蒸法的应用场所要求有密闭的条件,主要在仓库(主要是粮食和食品仓库以及其他农产品、纺织品仓库)、车厢、船舱、集装箱等场所使用。在露天堆放货品的货场、码头等地,利用不透气的覆盖材料如塑料布、橡塑布以及有橡胶衬里的帆布等,把货物严密覆盖起来,在严密的管理下,也可进行帐幕熏蒸。某些矮型果树也可用塑料布覆罩起来进行熏蒸处理,在这方面也曾有成功的报道。但熏蒸活的植物体,对选用的熏蒸剂要求很严,在未经过周密的科学试验前切不可轻易采用。
1.熏蒸法的基本原理气态农药一旦释放到空气中就会很快与空气混合均匀扩散。只要密闭在有限空间内,毒气就不会消失。害虫和病菌不论存在于任何部位都会同毒气接触,所以熏蒸法是效率最高的一种化学防治手段。
熏蒸剂是通过昆虫的呼吸系统进入虫体而发生作用的。害虫也有一种自卫反应,当空气中出现有害气体时,往往会短暂地关闭气孔,以阻止毒气进入体内。有些仓库害虫,甚至会相当长时间地关闭气孔,以致虫体得不到足够的氧气而处于昏迷状态、当毒气消散以后又渐渐复苏。所以熏蒸处理往往要持续相当一段时间方能奏效。另外,可加入其他辅助气体阻止害虫关闭气门,从而提高杀虫的速度和效果。例如,二氧化碳(往往采用干冰,即固体二氧化碳)就具有这种效果,它还有阻止或减少产生燃烧爆炸危险的作用。
各种熏蒸剂的沸点和汽化能力不尽相同,有些沸点很低,如硫酰氟、溴甲烷,必须装在钢瓶中贮运。使用时可把钢瓶出气口用管子连接,通入熏蒸室内,开阀放气使毒气沿导管进入熏蒸室。也可戴上防毒面具在熏蒸室内开阀放气后,操作人员再退出,尔后封闭入口,以前者较为安全。另外,有些汽化能力较低、蒸发较慢的农药,使用时需采取各种措施促使它迅速汽化,例如氯化苦,常采取挂草帘、倾倒在浅盆中等方法以增加蒸发面积,促使其迅速变成蒸气。
使用熏蒸剂操作人员必须佩戴防毒面具(根据所用熏蒸剂选用相应的滤毒罐,不可任意改用,以免增加中毒的危险性)。
2.几种熏蒸的方法这里只对几种有可能小规模使用或机械化控制使用的熏蒸法作一介绍,凡是大型仓库由专业人员实施的熏蒸法从略。
(1)帐幕熏蒸法。在户外大批堆放的粮食、食品及货物,如需作熏蒸处理,一般采取帐幕熏蒸法比较方便,但也应由专业人员负责实施。比较小的货物、粮食堆垛则可以用磷化铝片剂进行熏蒸。各地农村已经相当普遍地采用此法。磷化铝是一种固体,在绝对干燥的条件下它不会产生有毒气体。所以工厂生产的磷化铝加工成片剂(每片重3.3克)密封包装在金属筒中,只要不打开、不遇水或水汽,对人体不会造成危害。但一旦遇水或水汽便会释放出有毒气体---磷化氢,对人畜剧毒。空气中磷化氢气体浓度达到7毫克/升时,人畜就有中毒的危险,若浓度增大15倍,即感到呼吸困难,浓度达到100毫克/升时(即万分之一),就会严重中毒,并有致命危险。
其操作方法是,先把帐幕安装好,只留一端出口处不封死。操作人员戴好防毒面具进入帐内另一端,开始投放磷化铝片(戴手套)。把药片平均散放在粮袋之间的夹缝中,每吨粮食投药5~10片,大粒粮可用下限,已加工的粮食可用上限。投药片的数量应预先计算好。从内向外依次投放,投完后刚好退至帐幕出口处。退出帐幕后立即把帐幕开口处夹紧封闭。磷化铝片随着吸收水气而缓缓释放磷化氢,所以熏蒸时间一般须维持3~5天,也应视气温而定。气温较高时可短些,反之则需延长。当气温为12~15益时,需熏5天左右,20益以上则3天即可。
熏蒸结束后即可进行散气。应在晚间无人活动时进行。先揭开下风头的帐幕,然后揭开上风头帐幕。一般需散气5~6天。散气期间应禁止人员在附近活动。
投药片时应把药片放在粮堆的上层,因为磷化氢气体的比重大,这样有利于毒气较快地扩散均匀。
磷化铝吸水气放出磷化氢后的残渣为无毒的氢氧化铝(白色),将其扫除即可。
磷化氢气体有自燃的性质,尤其当毒气浓度很大时。所以投放药片时切不可把许多药片集中堆放在一起,必须逐片散开均匀放置。(2)减压熏蒸法。把熏蒸空间的气压降低以后再投药熏蒸的方法称为减压熏蒸法。由于要减压,只能在特殊的能耐负压的金属容器内进行,并需配备抽气机等专门的设备,因此一般农户不便采用。(3)土壤熏蒸法。用熏蒸法处理土壤是杀死土传病原菌和地下害虫及病原线虫的有效措施。熏蒸剂的蒸气在土壤中可以扩散渗透,因此效果相当好。但此法的一个主要缺点是,耗药量大,处理比较复杂。当气态药剂输入土壤中以后,必须防止它很快逸出土面。老的方法中有熏蒸后土面洒水、盖湿纸等办法,但只适用于苗床等小块农田。
溴甲烷土壤覆膜熏蒸法是使用最广、效果最好的一种土壤熏蒸法。在我国烟草、草莓、黄瓜、番茄以及人参、丹皮等中草药上也已广泛应用。有热法和冷法两种处理方法。
淤热法。热法熏蒸一般用于大面积农田。操作前需作好周密准备。所需材料包括:钢瓶装的液体溴甲烷、蒸发器及加热器、地磅、溴甲烷气体导管(塑料软管)、覆盖地面用的塑料膜。
为了保证熏蒸剂在土壤中的渗透深度和扩散效果,溴甲烷土壤熏蒸对于土壤前处理要求较严。在熏蒸前须进行整地松土,深耕40厘米左右并清除土壤中的植物残体,在熏蒸前至少2周进行土壤浇灌至少80厘米深,并保持2/3土壤持水量直至熏蒸时。熏蒸前1~2天再进行1次检查,土壤应呈潮湿但不黏结的状态。保墒的目的是让病原菌和杂草种子处于萌动状态,以便被溴甲烷杀死。